Kit içeriğini tanıyalım: Miller, rulmanlar ve gijonlar

Yazıcımızın montajını sürdürmek için sabırsızlanmakla birlikte (ne de olsa amacımız üç boyutlu bir yazıcı imal etmek, ders çalışmak değil) kitin çok temel üç parçasını tanıtmadan bu işe devam etmem doğru olmaz diye düşünüyorum. Yazıcımızın sigma profiller ve cıvata-somunlar kullanılarak birleştirilen edilen bir iskeleti olduğunu ve bu iskeletin üstüne plastikten imal edilmiş fonksiyonel parçalar yerleştireceğimizi geçen yazılarımda belirtmiştim. Bu yazımda ise yazıcımızdaki hareketli parçaları taşıyan, hareketi motorlardan diğer parçalara ileten çok önemli yapı taşları olan miller, gijonlar ve rulmanlardan bahsedeceğim.

Miller:

Bu üç yapı taşı içerisinde anlaması en kolay olanları muhtemelen miller. İngilizce kullanımında "rod" veya "bar" olarak rastlayabileceğimiz bu yapılar aslında bildiğimiz sopalara veya metal çubuklara benzetebiliriz. Ana amaçları lineer hareketi sağlamak, yani bir çizgi boyunca hareket edecek bir cismi taşımak. Böyle bir fonksiyonu yerine getirebilmeleri için belirli şartlara uymaları gerekiyor. Öncelikle sağlam olmak zorundalar, sürekli üstlerinde bir şeyler gezinecek, onun ağırlığını taşıyabilmeliler, ağırlık sebebiyle şekilleri deforme olmamalı, ayrıca hareket eden cismin yarattığı sürtünme yüzeylerini deforme etmemeli. Tabii aşırı ağır da olmamaları gerekiyor.Genellikle bu amaçla çelik veya alüminyum gibi maddeler kullanılabiliyor. Tabii bir de krom milden bahsedildiğini duyuyoruz. Krom metali çok yansıtıcı yüzeyi olan bir metal.

Yanda krom bir bilyenin resmi var (aslında bilgisayar çizimi ama görünümü itibarı ile krom bu şekilde görünüyor). Çok dayanıklı bir metal ve görünümü göze hoş geldiğinden süsleme amaçlı olarak da kullanılabiliyor. Yalnız bir sorun var, o da kromun çok pahalı olması. Dolayısıyla krom mil dendiği zaman tamamen kromdan yapılmış olduğu anlamını çıkarmamamız gerekiyor. Daha doğru olan terim kromajlı mil veya krome mil. Bildiğiniz gibi kromaj, bir cismin yüzeyini krom ile kaplama işine verilen isim. Kromaj estetik amaçlı yapılabileceği gibi fonksiyonel amaçlı da yapılabiliyor. Fonksiyonel amaçlı yapıldığında sert krom adı veriliyor ve daha kalın bir kaplama yapılıyor. Kromun burada sağladığı avantajlar koruyucu bir tabaka olarak görev görmesi (korozyonu önlemesi), sürtünmeyi azaltması, ve yıpranmalara karşı dirençli olması. Kitimizde kullanılan miller bu sebeple kromajlı imal edilmişler. Bu tip miller belirli çaplarda ve belirli uzunlukta üretilip ihtiyaca göre kesilerek kullanılıyorlar. Şimdi kitimizin içindeki milleri görelim isterseniz:

 Toplamda 8 adet milimiz var. Bunlardan iki tanesi 365 mm uzunlukta, iki tanesi 335 mm uzunlukta ve 4 tanesi de 305 mm uzunlukta (Not: Bu yazılar yayınlandıktan sonra kitin tasarımcıları bana bir mail atıp kitteki boy karmaşasını azaltmak amacıyla 305 mm'lik milleri 335 mm'ye çevirdiklerini söylediler. Ben blogu elimdeki malzemeye göre yazmaya devam edeceğim ama güncel formda iki tane 365 mm'lik ve 6 tane 335 mmlik mil olduğunu bilmek gerekli). Çapları 8 mm. Peki bu milleri nerede kullanacağız? Öncelikle en uzunlarından, yani 365 mm'liklerden başlayalım. Bu iki mil, Y arabasının hareket ettiği Y ekseninde ray görevi görüyorlar. Yani Y arabası bu eksenin üstünde kayıyor:

Yukarıdaki resimde kırmızı renkli görülen parça ve eşi Y aksı millerini oluşturuyorlar. Bu millere göre 30 mm daha kısa olan diğer mil çiftimiz aynı fonksiyonu X arabası için görüyorlar, yani X arabasının hareket edeceği X ekseni üzerinde kaymaya izin veriyorlar. Aşağıdaki resimde kendilerini görebiliyoruz:

   Geriye 4 milimiz daha kalıyor. Aslında yukarıdaki şematik resimlerde onların da kullanım alanlarını fark etmiş olabilirsiniz.Bu miller, Z asansörünün yukarı-aşağı yönde (yani Z yönünde) hareketi esnasında üstünde kaydığı rayları meydana getiriyorlar. 2 Z asansörümüz olduğundan birer çift 305 mm'lik milimiz mevcut. Yerlerini aşağıda görebilirsiniz. İlk resim sol, ikinci resim sağ tarafı gösteriyor:

Miller ile ilgili söyleyeceklerimiz şimdilik bu kadar. Miller genel olarak bir cismin üzerlerinden kaymaları için uygun bir yol oluşturuyorlar ama bu kayma işleminin titreşimsiz ve "pürüzsüz" bir şekilde gerçekleşebilmesi için kendi başlarına yeterli değiller. Evet, kendileri nispeten düzgün bir yüzeye sahipler ama karşı yüzün de eş derecede düzgün olması gerek. Sonuçta plastikten yapılmış parçaları (Z asansörü, X arabası gibi) kaydırmak istiyoruz ama plastik bu kriteri sağlayacak pürüzsüzlüğe ve sürekli kaymanın getireceği yıpranmaya dayanabilecek bir yapıya sahip değil. Bu durumda yardımcı bir malzemeden faydalanmamız gerekiyor ki onun da adı rulman.

Rulmanlar:

Rulmanlar hareketli parçalara sahip birçok mekanik cihazın içerisinde yer alan, çok önemli araçlar. Ana fonksiyonları hareketin sadece istenen yönde gerçekleşmesini sağlamak (istenmeyen hareketi kısıtlama özelliği) ve bu yöndeki hareketin daha kolay yapılmasını sağlamak (istenen hareketi kolaylaştırma özelliği). Rulman kelimesi Fransızca kaynaklı ve dönme, dönüş yapma anlamına geliyor. İngilizce kullanımda rulman yerine "bearing" kelimesi kullanıyor ki bunun taşımak, desteklemek diye çevirebiliriz. Yani Fransızlar cihazın çalışma prensibine göre, İngilizler ise fonksiyonuna göre isimlendirmişler. Rulman konusu gerçekten çok geniş. İnanılmayacak sayıda tipi var. Tek işi rulman satmak olan dükkanlar var. Dolayısıyla bu yazımızda çok derinlemesine inceleme yapacak imkanımız olmayacak. Ancak temel olarak, kitimizde iki farklı görev için 4 tip rulman bulunduğunu söyleyebiliriz. Bu görevlerden ilki, doğrusal (lineer) hareketi kolaylaştırmak. Yukarıda bahsettiğim miller üzerindeki hareketi bu rulmanlar sağlıyor ve kitte iki çeşidi var. İkinci görev ise dönüş hareketini kolaylaştırmak. Kitte bunu sağlayan iki tip rulman var ama bunlardan bir kısmı zaten yerlerine monte halde geldiklerinden dış görünüşlerine göremiyoruz ve dolayısıyla daha az bahsedeceğiz. Rulmanların ana çalışma mantığı, sürtünmeyi azaltmak üzerine kurulu. İki tane yassı yüzeyin birbirleri üzerinden kaymaları sürtünmeye yol açacağından, bu yüzeyler arasına küçük topların yerleştirilmesi sürtünmeyi belirgin bir biçimde azaltıyor. Aşağıdaki (Wikipedia'dan aldığım) resim dönüş hareketini kolaylaştıran bir rulmanın çalışma mantığını gösteriyor:

Lineer hareket için de benzer bir şekilde toplar veya silindirler kullanılabiliyor. Kitimizde lineer hareketi kolaylaştıran iki tip rulman var demiştik. Şimdi onların resimlerini gösterelim. İlki Z asansörlerinin Z milleri üzerinde kaymalarını sağlayan rulmanlar:

Bu rulmanların özel isimlerini de vereceğim, çünkü gördüğüm kadarı ile birçok RepRap projesinde kullanılıyorlar. LMe08UU adlı koda sahipler. LM harfleri "Linear Motion" kelimelerinin kıslatması, yani rulmanın doğrusal hareket amaçlı kullanıldığını belirtiyorlar. Küçük e harfi Avrupa'da kullanılan versiyon olduğunu belirtiyormuş (sanıyorum metrik sistem-imperyal sistem farkı ile ilişkili. Asya'da kullanılan LM08UU). 8 Rakamı 8 milimetrelik mil için olduğunu belirtiyor. UU harfleri ise rulmanın iki tarafında da toz gibi partiküllerin içeriye girmesini önleyen ve rulmanın yağının dışa kaçmasını önleyen yapıların (kauçuk gibi materyellerden yapılan) bulunduğunu belirtiyor. Resimde rulmanların dış yüzünde gördüğümüz iki ince dairesel yarık var, ki bunlar segman adı verilen ve rulmanın takıldığı yerden çıkmasını önlemeye yarayan kelepçelerin takılacağı yerler (montajda bundan bahsedeceğim). Yukarıdaki şematik resimlerde bu rulmanları görebiliriz.

Kitimizde mevcut ikinci rulman ise aşağıda görülüyor:

Şeklen diğerini andırmasa da aslında yukarıdaki rulmanın metal bir kutu içerisine yerleştirilmiş hali gibi düşünebiliriz. Üzerindeki vida delikleri sayesinde kayması gereken cisme vidalanarak kullanılıyor.Bunun adı SCe08UU, ilk iki harf hariç diğerinin aynısı. SC'nin tam açılımını bulamadım ama sanıyorum S harfi "support" kelimesinden (yani destek) geliyor ve rulmanın çıplak olmadığını, kendisini destekleyen metalik bir yapı içerisinde olduğunu belirtiyor. Şematik resimlerde Y arabasının altında bu rulmanları görebiliriz (resim yazıcıya alttan bakıldığı zamanki görünümü gösteriyor):

Kitimizde ayrıca dönüş hareketlerini kolaylaştırmak için kullanılan rulmalar var demiştik. Aşağıda  örneği var:

Bunların detayına girmeyeceğim ama filament makarasını çevirmek, Z akslarını yerlerinde tutmak gibi fonksiyonları var. Yeri geldikçe bahsedeceğim.Aşağıda filamentin takılı olduğu makarayı çeviren rulmanlardan birinin yerini görüyoruz:

Rulmanlar ile ilgili kiti tasarlayan arkadaşların bir uyarısı olmuştu, onu da belirteyim: Mümkün oldukça henüz kullanılmamış rulmanları açıkta tutmamak gerekli. Açıkta duran rulmanın içine toz kaçıyor ve bu haliyle kullanılırsa rulmandan sesler geliyor, ayrıca titreşim de yapabiliyor. İyisi mi montaj sıraları gelmeden paketlerinden çıkarmayın! Bir de rulmanlar yağlanmalı mı diye akla bir soru geliyor. Açıkcası bunu araştırdım ama kesin bir cevap bulamadım. Bazı kaynaklar yağlansın, hatta haftada bir tekrarlansın derken bazıları gerek yok demiş. Bazı kaynaklar rulmanı takmadan içerisindeki toplar yağlanmalı  derken bazıları miller yağlanmalı diyor. bazıları da millerin yağlanması işe yaramaz çünkü rulman bunu yerinden süpürür diyor.  Ne ile yağlanacağı konusunda da kesin bir yanıt bulamadım. Bazıları gres diyor, bazıları ise PTFE bağlı yağlar öneriyorlar. Sprey çok önerilmiyor. Bilgisi olan varsa bu konuda önerilere açığım.

Rulmanlardan da genel olarak bahsettik ve bu yazımızın son konusuna ulaştık:

Gijonlar:

İlk duyduğumda o da neymiş dediğim bir parça gijon. Bunun sebeplerinden birisi kelimenin bana bir şeyi çağrıştırmaması. İngilizce'de aynı parçaya "threaded rod" adı veriliyor, yani dişli çubuk. Gerçekten de bu kelime parçayı net bir şekilde tarif ediyor. Gijon kelimesi nedir diye araştırınca, Fransızca "goujon" veya "gougeon" kelimesinden türetildiğini anlıyoruz (kelimenin açık olarak anlamı yazılı değildi). Bu kelimeleri Fransızca okursak aslında gijon değil de  "gujon" diye okunması gerekiyor ama bu kelime de böyle yerleşmiş her halde.  Türkçe kaynaklarda gijon dışında tij, saplama gibi başka kelimelerin de benzer yapıyı ifade etmek üzere kullanıldığını gördüm (belki ufak tefek farkları vardır, onu çok net anlamadım). Gijonlar çoğunlukla çelikten yapılan ve vida dişlerine benzer bir diş yapısına sahip yapılar. RepRap tipi yazıcılarda iki amaçla kullanılabiliyorlar. Birisi yazıcının iskeletini imal etme amacı (ki Sigma 3D'de bu amaçla kullanılmıyorlar), diğeri Z asansörlerini yukarı-aşağı yönde hassas bir şekilde hareket ettirme amacı. Z asansörünü hareket ettiren motorlar kaplin adı verilen bir parça ile (bundan daha önce bahsetmiştik) gijona bağlanıyorlar ve motor dönünce gijon da dönerekZ asansörünün hareket etmesini sağlıyor. Kitte 3 adet gijon var. 2 Tanesi 380 mm uzunluğa sahip ve Z asansörü için kullanılıyorlar. Bir tane de daha kısa gijon var ki bu gijon yukarıdaki şematik resimde gördüğümüz filament makarasının göbek kısmına yerleştirilen gijon. Aşağıda kit içerisindeki gijonların resmi var:

Daha yakından görmek isterseniz:

Bir de kitteki Z asansörünü hareket ettiren gijonlardan birinin şematik resmini görelim:

Böylece teknik konularımızdan birinin daha sonuna geldik. Belki biraz sıkıcı olabilir bu konular ama ilerde makineyi birleştirirken eminim ki faydalı olacaklar...